WO2004006404A2 - Circuit for monitoring currents in a plurality of branch circuits of a network - Google Patents

Circuit for monitoring currents in a plurality of branch circuits of a network Download PDF

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WO2004006404A2 PCT/IB2003/003183 IB0303183W WO2004006404A2 WO 2004006404 A2 WO2004006404 A2 WO 2004006404A2 IB 0303183 W IB0303183 W IB 0303183W WO 2004006404 A2 WO2004006404 A2 WO 2004006404A2
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    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/25—Circuit arrangements for protecting against overcurrent

Definitions

  • the invention relates to a circuit for monitoring the currents in a plurality of current branches of a network.
  • An object of the invention is to provide a circuit which enables the checking of a plurality of current branches for correct current flow in a simple manner and with electrical isolation.
  • the transmit diode of at least one optocoupler is contained in each of the current branches to be monitored, the receiver elements of the optocouplers are connected in series and / or in parallel in at least one current-carrying monitoring path and the current in which at least one monitoring path is used by means of a detection circuit for display and / or switching processes.
  • the invention not only enables electrically isolated, but also feedback-free monitoring of the partial currents of the network, the circuit being self-starting, ie no external reset after switching off and / or interrupting the supply voltage is required.
  • one monitoring path can be used, for example, to trigger a switch-off process and the other to trigger a warning signal.
  • the current in a monitoring path controls a current switch via the detection circuit, which is set up to switch off the current through the network if the current in the monitoring path drops below a predeterminable minimum value.
  • the current switch is a series transistor in the power supply of the network.
  • the detection circuit consists of an optocoupler, the transmitter diode lies in a monitoring path, and the receiving element of which is a phototransistor.
  • the photo transistor of the optocoupler controls the series transistor via a resistor.
  • the phototransistor of the optocoupler is connected in parallel with a capacitor which can be charged via the resistor and a section of the series transistor when the phototransistor is blocked. In this way, transient processes when the network is switched on to its supply voltage, for example, which would otherwise lead to a switch-off are ignored.
  • the detection circuit is set up to emit a fault signal when the current in the monitoring path drops below a predeterminable minimum value.
  • the detection circuit is set up to emit a fault signal when the current in the monitoring path drops below a predeterminable minimum value.
  • all of the transmission diodes of the optocouplers belonging to the monitoring path are connected in series.
  • the current branches of the network can be in pairs, the transmission diodes of the optocouplers of each pair being connected in parallel and these parallel connections being connected in series in a monitoring path. In this way, if a redundant branch fails, for example, the network can be switched off. The failure of the redundant branch can also be determined in a second monitoring path.
  • the transmission diodes of the optocouplers located in a monitoring path are destroyed in a fuse-like manner at a predetermined maximum current, which naturally leads to a drop in the corresponding branch current to zero.
  • the invention shows particular advantages if the current branches of the network contain light-emitting semiconductor elements of a display.
  • each pair of current branches is assigned to a redundant light train of a display.
  • Fig. 1 in a block diagram the monitoring of four current branches with the help of the invention
  • Fig. 2 also in a basic circuit such monitoring, wherein a number of light-emitting semiconductor elements are arranged in the current branches as consumers.
  • Fig. 1 shows a network NEW, which can be connected to a voltage + UB via a series transistor VT1 or via any other controlled switch.
  • the network NEW consists of four current branches ZI, Z2, Z3, Z4, which are connected in parallel to the voltage ÜB, a branch Z3 still being divided into two sub-branches Z31, Z32.
  • a consumer shown here as a resistor Rl to R4
  • a resistor R7, R8 here a resistor R7, R8.
  • a voltage source - as shown in FIG. 1 - or a current source will be provided for the supply.
  • pure lines e.g. B. signal line in the event of intrusion protection
  • the network will be fed via a power source - in such a case, the branches contain such consumers that respond to a significant power reduction, power failure or - almost - short circuit when an alarm and / or sabotage are triggered.
  • a certain loop current flows when no alarm is given.
  • two cases are assumed, disconnecting the cables - no current flow and bridging the tripping device - high current flow compared to the loop current.
  • Fig. 1 now illustrates one possibility of applying the invention.
  • the transmitter diode of an optocoupler Hl ... H4 is located in each of the branches ZI ... Z4.
  • the receiving elements of the optocouplers are phototransistors.
  • the current flow through these phototransistors runs from + UB through the transistor of the coupler H4, then through that of the coupler H3 and through the parallel connection of the phototransistors of the optocouplers Hl and H2.
  • This current or monitoring path PF also runs via a resistor R6 and a light-emitting transmission diode of an optocoupler HD against ground or ground.
  • the optocoupler HD which here forms the actual detection circuit, controls the base of the series transistor VT1 with its phototransistor via a resistor R5, the phototransistor being bridged by a capacitor C1.
  • the function of the circuit according to the invention according to FIG. 1 is the following:
  • the switching transistor or series transistor VT1 is controlled via the series circuit C1R5 for a period dependent on the time constant until the current flow in all branches ZI to Z4 is stable. Accordingly, the transmission diodes of the individual optocouplers H1 to H4 will have current flowing through them and accordingly the phototransistors of these optocouplers will be conductive, so that in series connection, namely H3 and H3, or in parallel connection, as Hl and H2, the transmission diode of the optocoupler HD with a current IP supply, the size of which is determined by the resistor R6.
  • the phototransistor of the optocoupler HD controls the series transistor VT1 through the resistor R5.
  • a current path fails, namely Z3 or Z4 or ZI and Z2, the current in the monitoring path PF is interrupted, the phototransistor of the optocoupler HD no longer controls the series transistor VT1 and the circuit goes into the “off” state.
  • the capacitor C1 in conjunction with the resistor R5 has the advantage that short-term overcurrents or other transient processes do not endanger the functional reliability of the circuit during the switch-on process described above, the delay time when switching on is shorter by selecting the time constant R5C1 or hold longer.
  • the network NEW contains pairs of branches Z11 + Z12, Z21 + Z22 and Z31 + Z32. These current branches are designed redundantly and contain a larger number of light-emitting diodes DU to D16 ... D61 to D66. These can be illuminated displays, as already mentioned at the beginning and as illustrated, for example, in DE 199 55 743 C1, each pair of current branches having a redundant light train, which can consist of one or more parts of a related representation of a display , assigned. Each branch ZU to Z32 also contains a series resistor Rl to R6, which series resistors can be omitted if the entire network is supplied by a current source.
  • FIG. 2 has two separate monitoring paths, namely a path PF1 and a path PF2.
  • the first monitoring path consists of the series connection of three parallel connections, namely the phototransistors of optocouplers Hll and H21, H31 and H41 as well as H51 and H61.
  • This series / parallel connection of the phototransistors is led from the operating voltage + UB via a series resistor R8 and the light-emitting diode of an optocoupler HD against the negative pole of the supply voltage.
  • the phototransistor of the optocoupler HD is connected via a resistor R1 to the base of a series transistor VT1 and, like in FIG. 1, is bridged by a capacitor C1.
  • the function of the circuit with regard to the first monitoring path PF1 can be compared completely with that according to FIG. 1. As long as a light emitting diode fails in one branch of a redundant pair or the branch is otherwise interrupted, the other branch of the pair remains functional as required in terms of redundancy. However, if both branches of a pair fail, then current will no longer flow in the path PF1 and the series transistor VT1 is blocked via the phototransistor of the optocoupler HD, so that the entire circuit comes out of operation.
  • the circuit according to FIG. 2 like that according to FIG. 1, causes the current in one or more branches to drop below a predeterminable minimum value recognized and used to switch off the entire NET network.
  • a predeterminable minimum value recognized and used to switch off the entire NET network.
  • the light-emitting diodes or transmitter diodes of the optocouplers in the branches of the network are destroyed, for example after a certain maximum current, in the manner of a fuse. As a result, naturally no more current will flow in the associated monitoring path and the supply voltage or supply current is also switched off.
  • the embodiment according to FIG. 2 is also characterized in that it has an additional second monitoring path PF2.
  • the transmitter diode of a further optocoupler Kll to K61 is contained in each of the branches ZU to Z32, the phototransistors of all these optocouplers being connected in series and the monitoring path from the positive pole of the supply voltage via this series circuit and a series resistor to the transmitter diode of an additional one Optocoupler HS leads.
  • a fault signal St will be present at the phototransistor of the optocoupler HS, more precisely, the failure of this signal St indicates a fault. If only one of the branches ZU to Z32 fails in the example of the embodiment according to FIG.
  • the function of the display device shown here is still maintained, but it can be concluded from the occurrence or failure of the fault signal St that the failure has occurred and one can Take countermeasures in good time before there is a total failure or shutdown of the NEW network, here the display. For example, the entire display can be replaced with a new one.

Abstract

A circuit for monitoring currents (111 ... 161) in a plurality of branch circuits (Z11, ... Z 61) of a network (NEW), wherein at least one opto-coupler (H11, K11 ... H61, K61) is contained in each of the branch currents (Z11, ... Z 61) to be monitored per sender diode, the reception elements of the opto-coupler are serially mounted or mounted in parallel in at least one monitoring path (PF1, PF2) through which current flows, and the current in the at least one monitoring path is used by means of a detection circuit (HD, HS) for display and/or switching purposes.

Description

SCHALTUNG ZUR ÜBERWACHUNG DER STRÖME IN EINER MEHRZAHL VON STROMZWEIGEN CIRCUIT FOR MONITORING CURRENTS IN A NUMBER OF BRANCHES
EINES NETZWERKSA NETWORK
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Überwachung der Ströme in einer Mehrzahl von Stromzweigen eines Netzwerks.The invention relates to a circuit for monitoring the currents in a plurality of current branches of a network.
Es liegt oft das Bedürfnis vor, mehrere Stromzweige, in welchen Verbraucher, Schalter, Sensorelemente etc. liegen, dahingehend zu überprüfen, ob sie stromdurchilossen sind, insbesondere, ob ein sie durchfließender Strom innerhalb bestimmter Grenzen liegt. Beispiele dafür sind Linienüberwachungen in der Brand- und Einbruchschutztechnik oder in der Signaltechnik, die Überwachung von Reihen von Leuchtelementen, insbesondere Leuchtdioden, in Anzeigevorrichtungen oder Flucht- und Rettungsbeleuchtungen etc.There is often a need to check several current branches, in which consumers, switches, sensor elements etc. are located, to determine whether they are permeated by current, in particular whether a current flowing through them is within certain limits. Examples of this are line monitoring in fire and burglary protection technology or in signal technology, the monitoring of rows of light elements, in particular light emitting diodes, in display devices or escape and rescue lighting etc.
Die insbesondere bei Halbleiterleuchtelementen vorliegende Problematik des Überwachens ist ausführlich in der DE 199 55 743 Cl behandelt, welche eine Anzeigevorrichtung mit Reihen von Leuchtdioden betrifft, die jeweils Stromzweige eines Gesamtnetzwerks bilden. Dabei wird der Gesamtstrom durch das Netzwerk von einer Stromquelle geliefert und in jedem Stromzweig ist eine Sicherung, z. B. Schmelzsicherung, angeordnet. Bei Ausfall mehrerer Stromzweige werden schließlich kaskadenartig die Sicherungen in den restlichen Kreisen ausgelöst und das gesamte Netzwerk wird stromlos, was zu einem sofort erkennbaren Totalausfall der Lichtanzeige führt.The problem of monitoring, in particular in the case of semiconductor light-emitting elements, is dealt with in detail in DE 199 55 743 C1, which relates to a display device with rows of light-emitting diodes which each form current branches of an overall network. The total current through the network is supplied by a power source and a fuse, e.g. B. fuse, arranged. If several power branches fail, the fuses in the remaining circuits are triggered in a cascade and the entire network is de-energized, which leads to an immediately recognizable total failure of the light indicator.
Bei einem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges werden gemäß der DE 198 13 471 AI einzelne Sicherungen von Stromzweigen mittels einer Kontrolleinheit überwacht, zu welcher Messleitungen von den einzelnen Sicherungen führen.In a vehicle electrical system of a motor vehicle, according to DE 198 13 471 AI, individual fuses of current branches are monitored by means of a control unit, to which measuring lines lead from the individual fuses.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Schaltung, welche auf einfache Weise und bei galvanischer Trennung die Überprüfung einer Mehrzahl von Stromzweigen auf korrekten Stromfluss ermöglicht.An object of the invention is to provide a circuit which enables the checking of a plurality of current branches for correct current flow in a simple manner and with electrical isolation.
Diese Aufgabe wird mit einer Schaltung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß in jedem der zu überwachenden Stromzweige je die Sendediode zumindest eines Optokopplers enthalten ist, die Empfangselemente der Optokoppler in Serien- und/oder Parallelschaltung in zumindest einem stromdurchflossenen Überwachungspfad liegen und der Strom in dem zumindest einen Überwachungspfad mittels einer Detektionsschaltung für Anzeige- und/ oder Schaltvorgänge herangezogen ist. Die Erfindung ermöglicht nicht nur eine potenzialgetrennte, sondern auch eine rückwirkungsfreie Überwachung der Teilströme des Netzwerkes, wobei die Schaltung selbstanlaufend ist, d. h. es ist auch kein externer Reset nach Abschalten und/ oder Unterbrechung der Versorgungsspannung erforderlich.This object is achieved with a circuit of the type mentioned at the outset, in which according to the invention the transmit diode of at least one optocoupler is contained in each of the current branches to be monitored, the receiver elements of the optocouplers are connected in series and / or in parallel in at least one current-carrying monitoring path and the current in which at least one monitoring path is used by means of a detection circuit for display and / or switching processes. The invention not only enables electrically isolated, but also feedback-free monitoring of the partial currents of the network, the circuit being self-starting, ie no external reset after switching off and / or interrupting the supply voltage is required.
Wenn in jedem Stromzweig zwei Sendedioden von entsprechenden Optokopplern vorgesehen sind, die je einem von zwei Überwachungspfaden angehören, kann man beispielsweise einen Überwachungspfad zum Auslösen eines Abschaltvorgangs und den anderen zur Auslösung eines Warnsignals heranziehen.If two transmission diodes of corresponding optocouplers are provided in each current branch, each belonging to one of two monitoring paths, one monitoring path can be used, for example, to trigger a switch-off process and the other to trigger a warning signal.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Strom in einem Überwachungspfad über die Detektionsschaltung einen Stromschalter steuert, welcher dazu eingerichtet ist, den Strom durch das Netzwerk abzuschalten, falls der Strom in dem Überwachungspfad unter einen vorgebbaren Minimalwert absinkt. Auf diese Weise können durch Ausfall eines Stromzweigs bedingte Fehlinformationen oder Fehlfunktionen vermieden werden, die meist verhängnisvollen sind als der Gesamtausfall des Netzwerks. Dabei ist eine einfache Ausführung gegeben, falls der Stromschalter ein Längstransistor in der Stromversorgung des Netzwerkes ist.In an expedient embodiment, it is provided that the current in a monitoring path controls a current switch via the detection circuit, which is set up to switch off the current through the network if the current in the monitoring path drops below a predeterminable minimum value. In this way, misinformation or malfunctions caused by failure of a power branch can be avoided, which are usually more disastrous than the total failure of the network. A simple version is provided if the current switch is a series transistor in the power supply of the network.
Wenngleich dem Fachmann eine Vielzahl von Detektionsschaltungen zur Verfügung stehen, deren Wahl natürlich von der Natur der Stromzweige abhängt, ist es in vielen Fällen, insbesondere dann, wenn die Stromzweige lichtemittierende Elemente enthalten, von Vorteil, wenn die Detektionsschaltung aus einem Optokoppler besteht, dessen Sendediode in einem Überwachungspfad liegt, und dessen Empfangselement ein Fototransistor ist. In diesem Fall ist eine weitere zweckdienliche Variante dadurch gekennzeichnet, dass der Fototransistor des Optokopplers den Längstransistor über einen Widerstand ansteuert.Although a large number of detection circuits are available to the person skilled in the art, the choice of which depends, of course, on the nature of the current branches, in many cases, in particular if the current branches contain light-emitting elements, it is advantageous if the detection circuit consists of an optocoupler, the transmitter diode lies in a monitoring path, and the receiving element of which is a phototransistor. In this case, a further expedient variant is characterized in that the photo transistor of the optocoupler controls the series transistor via a resistor.
Es ist vorteilhaft, wenn dem Fototransistor des Optokopplers ein Kondensator parallelgeschaltet ist, welcher bei gesperrtem Fototransistor über den Widerstand und eine Strecke des Längstransistors aufladbar ist. Auf diese Weise werden beispielsweise Einschwingvorgänge beim Anschalten des Netzwerks an seine Versorgungsspannung ignoriert, die ansonst zu einem Abschalten führen könnten.It is advantageous if the phototransistor of the optocoupler is connected in parallel with a capacitor which can be charged via the resistor and a section of the series transistor when the phototransistor is blocked. In this way, transient processes when the network is switched on to its supply voltage, for example, which would otherwise lead to a switch-off are ignored.
In sehr vielen Überwachungsfällen ist es angezeigt, wenn die Detektionsschaltung zur Abgabe eines Störungssignals bei Absinken des Stroms in den Überwachungspfad unter einen vorgebbaren Minimalwert eingerichtet ist. Ebenso wird es in einer großen Anzahl von Fällen vorteilhaft sein, wenn sämtliche Sendedioden der zu dem Überwachungspfad gehörigen Optokoppler in Serie geschaltet sind.In a large number of monitoring cases, it is indicated if the detection circuit is set up to emit a fault signal when the current in the monitoring path drops below a predeterminable minimum value. Likewise, in a large number of cases it will be advantageous if all of the transmission diodes of the optocouplers belonging to the monitoring path are connected in series.
Bei paarweise redundant angelegten Netzwerken können die Stromzweige des Netzwerks in Paaren vorliegen, wobei die Sendedioden der Optokoppler jedes Paares parallel geschaltet sind und diese Parallelschaltungen in einem Überwachungspfad in Serie geschaltet sind. Dadurch kann bei Ausfall eines redundanten Zweiges beispielsweise vermieden werden, dass das Netzwerk abgeschaltet wird. In einem zweiten Überwachungspfad kann aber der Ausfall auch des redundanten Zweigs festgestellt werden.In redundant networks, the current branches of the network can be in pairs, the transmission diodes of the optocouplers of each pair being connected in parallel and these parallel connections being connected in series in a monitoring path. In this way, if a redundant branch fails, for example, the network can be switched off. The failure of the redundant branch can also be determined in a second monitoring path.
Um auf einfache Weise eine Überwachung auch zu hoher Ströme zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Sendedioden der in einem Überwachungspfad liegenden Optokoppler bei einem vorgegebenen Maximalstrom sicherungsartig zerstört werden, was naturgemäß in der Folge zu einem Absinken des entsprechenden Zweigstroms auf Null führt.In order to enable monitoring of currents that are too high in a simple manner, it can be provided that the transmission diodes of the optocouplers located in a monitoring path are destroyed in a fuse-like manner at a predetermined maximum current, which naturally leads to a drop in the corresponding branch current to zero.
Die Erfindung zeigt besondere Vorzüge, falls die Stromzweige des Netzwerks lichtemittierende Halbleiterelemente einer Anzeige beinhalten. Insbesondere kann hier auch vorgesehen sein, dass jedes Paar von Stromzweigen einem redundanten Lichtzug einer Anzeige zugeordnet ist.The invention shows particular advantages if the current branches of the network contain light-emitting semiconductor elements of a display. In particular, it can also be provided here that each pair of current branches is assigned to a redundant light train of a display.
Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen:The invention and further advantages are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments which are illustrated in the drawing. In this show:
Fig. 1 in einem Prinzipschaltbild die Überwachung von vier Stromzweigen mit Hilfe der Erfindung undFig. 1 in a block diagram the monitoring of four current branches with the help of the invention and
Fig. 2 gleichfalls in einer Prinzipschaltung eine solche Überwachung, wobei in den Stromzweigen als Verbraucher eine Anzahl lichtemittierender Halbleiterelemente angeordnet sind.Fig. 2 also in a basic circuit such monitoring, wherein a number of light-emitting semiconductor elements are arranged in the current branches as consumers.
Fig. 1 zeigt ein Netzwerk NEW, das über einen Längstransistor VT1 oder über irgend einen anderen gesteuerten Schalter an eine Spannung +UB legbar ist. Das Netzwerk NEW besteht im vorliegenden Fall aus vier Stromzweigen ZI, Z2, Z3, Z4, die parallel geschaltet an der Spannung ÜB liegen, wobei ein Zweig Z3 noch in zwei Unterzweige Z31, Z32 aufgeteilt ist. In jedem Zweig liegt ein Verbraucher, hier je als Widerstand Rl bis R4 eingezeichnet, und in jedem Unterzweig liegt gleichfalls ein Verbraucher, hier je ein Widerstand R7, R8.Fig. 1 shows a network NEW, which can be connected to a voltage + UB via a series transistor VT1 or via any other controlled switch. In the present case, the network NEW consists of four current branches ZI, Z2, Z3, Z4, which are connected in parallel to the voltage ÜB, a branch Z3 still being divided into two sub-branches Z31, Z32. In each branch there is a consumer, shown here as a resistor Rl to R4, and in each sub-branch there is also a consumer, here a resistor R7, R8.
Der Begriff „Verbraucher" soll nicht notwendigerweise ein leistungsverbrauchendes Element bedeuten, es kann sich um beliebige Schaltelemente handeln, seien sie aktiv oder passiv. Je nach Anwendungsfall und Aufbau des Netzwerks NEW wird eine Spannungsquelle - wie nach Fig. 1 - oder eine Stromquelle zur Speisung vorgesehen sein. Sollen beispielsweise reine Leitungen, z. B. Signalleitung bei einem Einbruchschutz, überwacht werden, so wird man das Netzwerk über eine Stromquelle speisen - die Zweige enthalten in einem derartigen Fall solche Verbraucher, die bei Alarmauslösung und/ oder Sabotage mit signifikanter Stromverringerung, Stromausfall oder - nahezu - Kurzschluss reagieren. In solchen Anlagen fließt ein bestimmter Schleifenstrom, wenn kein Alarm gegeben wird. Im Sabotagefall werden zwei Fälle angenommen, Trennen der Kabel - kein Stromfluss und Überbrückung der Auslöseeinrichtung- hoher Stromfluss im Vergleich zum Schleifenstrom.The term “consumer” is not necessarily intended to mean a power-consuming element, it can be any switching element, be it active or passive. Depending on the application and structure of the network NEW, a voltage source - as shown in FIG. 1 - or a current source will be provided for the supply. For example, pure lines, e.g. B. signal line in the event of intrusion protection, the network will be fed via a power source - in such a case, the branches contain such consumers that respond to a significant power reduction, power failure or - almost - short circuit when an alarm and / or sabotage are triggered. In such systems, a certain loop current flows when no alarm is given. In the event of sabotage, two cases are assumed, disconnecting the cables - no current flow and bridging the tripping device - high current flow compared to the loop current.
Fig. 1 illustriert nun eine Möglichkeit der Anwendung der Erfindung. In jedem der Zweige ZI ... Z4 liegt die Sendediode eines Optokopplers Hl ... H4. Im vorliegenden Fall sind die Empfangselemente der Optokoppler Fototransistoren. Der Stromfluss durch diese Fototransistoren verläuft von +UB über den Transistor des Kopplers H4, dann durch jenen des Kopplers H3 und durch die Parallelschaltung der Fototransistoren der Optokoppler Hl und H2. Dieser Strom- oder Überwachungspfad PF läuft weiters über einen Widerstand R6 und eine lichtemittierende Sendediode eines Optokopplers HD gegen Masse bzw. -ÜB.Fig. 1 now illustrates one possibility of applying the invention. The transmitter diode of an optocoupler Hl ... H4 is located in each of the branches ZI ... Z4. In the present case, the receiving elements of the optocouplers are phototransistors. The current flow through these phototransistors runs from + UB through the transistor of the coupler H4, then through that of the coupler H3 and through the parallel connection of the phototransistors of the optocouplers Hl and H2. This current or monitoring path PF also runs via a resistor R6 and a light-emitting transmission diode of an optocoupler HD against ground or ground.
Der Optokoppler HD, der hier die eigentliche Detektionsschaltung bildet, steuert mit seinem Fototransistor über einen Widerstand R5 die Basis des Längstransistors VT1 an, wobei der Fototransistor von einem Kondensator Cl überbrückt ist.The optocoupler HD, which here forms the actual detection circuit, controls the base of the series transistor VT1 with its phototransistor via a resistor R5, the phototransistor being bridged by a capacitor C1.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 1 ist die folgende:The function of the circuit according to the invention according to FIG. 1 is the following:
Bei Anschalten des Netzwerkes NEW an die Betriebsspannung +UB wird der Schalttransistor bzw. Längstransistor VT1 über die Serienschaltung C1R5 für einen von der Zeitkonstante abhängigen Zeitraum angesteuert, bis in allen Zweigen ZI bis Z4 der Stromfluss stabil ist. Dementsprechend werden die Sendedioden der einzelnen Optokoppler Hl bis H4 strom- durchflossen sein und dementsprechend die Fototransistoren dieser Optokoppler leitfähig, sodass sie in Reihenschaltung, nämlich H3 und H3, bzw. in Parallelschaltung, als Hl und H2, die Sendediode des Optokopplers HD mit einem Strom IP versorgen werden, dessen Größe durch den Widerstand R6 festgelegt ist. Der Fototransistor des Optokopplers HD steuert über den Widerstand R5 den Längstransistor VT1 durch.When the network NEW is switched on to the operating voltage + UB, the switching transistor or series transistor VT1 is controlled via the series circuit C1R5 for a period dependent on the time constant until the current flow in all branches ZI to Z4 is stable. Accordingly, the transmission diodes of the individual optocouplers H1 to H4 will have current flowing through them and accordingly the phototransistors of these optocouplers will be conductive, so that in series connection, namely H3 and H3, or in parallel connection, as Hl and H2, the transmission diode of the optocoupler HD with a current IP supply, the size of which is determined by the resistor R6. The phototransistor of the optocoupler HD controls the series transistor VT1 through the resistor R5.
Falls ein Strompfad ausfällt, nämlich Z3 oder Z4 oder ZI und Z2, so wird der Strom in dem Überwachungspfad PF unterbrochen, der Fototransistor des Optokopplers HD steuert den Längstransistor VT1 nicht mehr an und die Schaltung geht in den Zustand „aus". Der Kondensator Cl bietet in Verbindung mit dem Widerstand R5 den Vorteil, dass während des oben beschriebenen Einschaltvorganges kurzfristige Überströme oder andere transienten Vorgänge die Funktionssicherheit der Schaltung nicht gefährden, wobei man es durch Wahl der Zeitkonstante R5C1 in der Hand hat, die Verzögerungszeit beim Einschalten kürzer oder länger zu halten.If a current path fails, namely Z3 or Z4 or ZI and Z2, the current in the monitoring path PF is interrupted, the phototransistor of the optocoupler HD no longer controls the series transistor VT1 and the circuit goes into the “off” state. The capacitor C1 in conjunction with the resistor R5 has the advantage that short-term overcurrents or other transient processes do not endanger the functional reliability of the circuit during the switch-on process described above, the delay time when switching on is shorter by selecting the time constant R5C1 or hold longer.
Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, welche eine Variante der Erfindung, nämlich ein ganz bestimmtes Anwendungsbeispiel zeigt. Das Netzwerk NEW enthält Paare von Stromzweigen Z11+Z12, Z21+Z22 und Z31+Z32. Diese Stromzweige sind redundant angelegt und enthalten eine größere Anzahl von lichtemittierenden Dioden DU bis D16 ... D61 bis D66. Es kann sich dabei um Leuchtanzeigen handeln, wie sie eingangs bereits erwähnt wurden und wie sie beispielsweise in der DE 199 55 743 Cl illustriert sind, wobei jedes Paar von Stromzweigen einem redundanten Lichtzug, der aus einem oder mehreren Teilen einer zusammengehörigen Darstellung einer Anzeige bestehen kann, zugeordnet ist. Jeder Zweig ZU bis Z32 enthält auch einen Vorwiderstand Rl bis R6, wobei diese Vorwiderstände entfallen können, falls das gesamte Netzwerk über eine Stromquelle gespeist wird.In the following, reference is made to FIG. 2, which shows a variant of the invention, namely a very specific application example. The network NEW contains pairs of branches Z11 + Z12, Z21 + Z22 and Z31 + Z32. These current branches are designed redundantly and contain a larger number of light-emitting diodes DU to D16 ... D61 to D66. These can be illuminated displays, as already mentioned at the beginning and as illustrated, for example, in DE 199 55 743 C1, each pair of current branches having a redundant light train, which can consist of one or more parts of a related representation of a display , assigned. Each branch ZU to Z32 also contains a series resistor Rl to R6, which series resistors can be omitted if the entire network is supplied by a current source.
Zu beachten ist, dass die Ausführung nach Fig. 2 zwei getrennte Überwachungspfade aufweist, nämlich einen Pfad PFl und einen Pfad PF2.It should be noted that the embodiment according to FIG. 2 has two separate monitoring paths, namely a path PF1 and a path PF2.
Der erste Überwachungspfad besteht aus der Reihenschaltung von drei Parallelschaltungen, nämlich je der Fototransistoren von Optokopplern Hll und H21, H31 und H41 sowie H51 und H61. Von der Betriebsspannung +UB ist diese Serien/ Parallelschaltung der Fototransistoren über einen Vorwiderstand R8 und die lichtemittierende Diode eines Optokopplers HD gegen den Minuspol der Versorgungsspannung geführt. Auch hier ist der Fototransistor des Optokopplers HD über einen Widerstand Rl mit der Basis eines Längstransistors VT1 verbunden und, ebenso wie in Fig. 1, von einem Kondensator Cl überbrückt.The first monitoring path consists of the series connection of three parallel connections, namely the phototransistors of optocouplers Hll and H21, H31 and H41 as well as H51 and H61. This series / parallel connection of the phototransistors is led from the operating voltage + UB via a series resistor R8 and the light-emitting diode of an optocoupler HD against the negative pole of the supply voltage. Here, too, the phototransistor of the optocoupler HD is connected via a resistor R1 to the base of a series transistor VT1 and, like in FIG. 1, is bridged by a capacitor C1.
Die Funktion der Schaltung in Hinsicht auf den ersten Überwachungspfad PFl ist vollständig mit jener nach Fig. 1 zu vergleichen. So lange nur in einem Zweig eines redundanten Paares eine lichtemittierende Diode ausfällt oder sonstwie der Zweig unterbrochen wird, bleibt der andere Zweig des Paares in Funktion, wie im Hinblick auf die Redundanz gefordert. Fallen jedoch beide Zweige eines Paares aus, so wird in dem Pfad PFl kein Strom mehr fließen und der Längstransistor VT1 wird über den Fototransistor des Optokopplers HD gesperrt, sodass die gesamte Schaltung außer Betrieb kommt.The function of the circuit with regard to the first monitoring path PF1 can be compared completely with that according to FIG. 1. As long as a light emitting diode fails in one branch of a redundant pair or the branch is otherwise interrupted, the other branch of the pair remains functional as required in terms of redundancy. However, if both branches of a pair fail, then current will no longer flow in the path PF1 and the series transistor VT1 is blocked via the phototransistor of the optocoupler HD, so that the entire circuit comes out of operation.
Im Prinzip wird mit der Schaltung nach Fig. 2 ebenso wie bei jener nach Fig. 1 ein Absinken des Stroms in einem oder in mehreren Zweigen unter einen vorgebbaren Mindestwert erkannt und zum Abschalten des gesamten Netzwerkes NET herangezogen. Um auch Überströme, d. h. im Prinzip Kurzschlüsse, beherrschen zu können, kann man vorsehen, dass die lichtemittierenden Dioden oder Sendedioden der Optokoppler in den Zweigen des Netzwerkes ab einem bestimmten Maximalstrom nach Art beispielsweise einer Schmelzsicherung zerstört werden. Dadurch wird naturgemäß in dem zugehörigen Überwachungspfad kein Strom mehr fließen und es kommt gleichfalls zur Abschaltung der Versorgungsspannung bzw. des Versorgungsstroms.In principle, the circuit according to FIG. 2, like that according to FIG. 1, causes the current in one or more branches to drop below a predeterminable minimum value recognized and used to switch off the entire NET network. In order to also be able to control overcurrents, ie in principle short circuits, it can be provided that the light-emitting diodes or transmitter diodes of the optocouplers in the branches of the network are destroyed, for example after a certain maximum current, in the manner of a fuse. As a result, naturally no more current will flow in the associated monitoring path and the supply voltage or supply current is also switched off.
Die Ausführung nach Fig. 2 zeichnet sich auch noch dadurch aus, dass sie einen zusätzlichen zweiten Überwachungspfad PF2 aufweist. Zu diesem Zweck ist in jedem der Zweige ZU bis Z32 die Sendediode eines weiteren Optokopplers Kll bis K61 enthalten, wobei die Fototransistoren aller dieser Optokoppler in Serie geschaltet sind und der Überwachungspfad von dem Pluspol der Versorgungsspannung über diese Serienschaltung und einen Vorwiderstand zu der Sendediode eines zusätzlichen Optokopplers HS führt. So lange sämtliche Zweige stromführend sind, wird ein Störungssignal St an dem Fototransistor des Optokopplers HS vorliegen, genauer gesagt zeigt das Ausfallen dieses Signals St eine Störung an. Fällt somit bei dem Ausfülirungsbeispiel nach Fig. 2 lediglich einer der Zweige ZU bis Z32 aus, so wird die Funktion der hier dargestellten Anzeigevorrichtung weiterhin aufrecht erhalten, doch kann aus dem Auftreten bzw. Ausfallen des Störungssignals St auf den aufgetretenen Ausfall geschlossen werden und man kann Gegenmaßnahmen rechtzeitig ergreifen, bevor es zu einem Gesamtausfall bzw. Abschalten des Netzwerkes NEW, hier der Anzeige, kommt. Beispielsweise kann die gesamte Anzeige durch eine neue ersetzt werden. The embodiment according to FIG. 2 is also characterized in that it has an additional second monitoring path PF2. For this purpose, the transmitter diode of a further optocoupler Kll to K61 is contained in each of the branches ZU to Z32, the phototransistors of all these optocouplers being connected in series and the monitoring path from the positive pole of the supply voltage via this series circuit and a series resistor to the transmitter diode of an additional one Optocoupler HS leads. As long as all branches are live, a fault signal St will be present at the phototransistor of the optocoupler HS, more precisely, the failure of this signal St indicates a fault. If only one of the branches ZU to Z32 fails in the example of the embodiment according to FIG. 2, the function of the display device shown here is still maintained, but it can be concluded from the occurrence or failure of the fault signal St that the failure has occurred and one can Take countermeasures in good time before there is a total failure or shutdown of the NEW network, here the display. For example, the entire display can be replaced with a new one.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schaltung zur Überwachung der Ströme (II; 111 ... 14; 161) in einer Mehrzahl von Stromzweigen (ZI; ZU, ... Z4; Z 61) eines Netzwerkes (NEW), dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der zu überwachenden Stromzweige (ZI; ZU, ... Z4; Z 61) je die Sendediode zumindest eines Optokopplers (Hl; Hll, Kll ... H4; H61, K61) enthalten ist, die Empfangselemente der Optokoppler in Serien- und/ oder Parallelschaltung in zumindest einem stromdurchflossenen Überwachungspfad (PF; PFl, PF2) liegen, und der Strom in dem zumindest einem Überwachungspfad mittels einer Detektionsschaltung (HD) für Anzeige- und/ oder Schaltvorgänge herangezogen ist.1. Circuit for monitoring the currents (II; 111 ... 14; 161) in a plurality of current branches (ZI; ZU, ... Z4; Z 61) of a network (NEW), characterized in that in each of the monitoring current branches (ZI; ZU, ... Z4; Z 61) each contains the transmitting diode of at least one optocoupler (Hl; Hll, Kll ... H4; H61, K61), the receiving elements of the optocouplers in series and / or parallel connection lie in at least one current-carrying monitoring path (PF; PF1, PF2), and the current in the at least one monitoring path is used for display and / or switching processes by means of a detection circuit (HD).
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Stromzweig (ZI; ZU, ... Z4; Z 61) zwei Sendedioden von entsprechenden Optokopplern (Hll, Kll ... H61, K61) vorgesehen sind, die je einem von zwei Überwachungspfaden (PF, PFl, PF2) angehören.2. Circuit according to claim 1, characterized in that in each current branch (ZI; ZU, ... Z4; Z 61) two transmitter diodes of corresponding optocouplers (Hll, Kll ... H61, K61) are provided, each of belong to two monitoring paths (PF, PFl, PF2).
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom in einem Überwachungspfad (PF; PFl) über die Detektionsschaltung (HD) einen Stromschalter (VT1) steuert, welcher dazu eingerichtet ist, den Strom durch das Netzwerk (NEW) abzuschalten, falls der Strom in dem Überwachungspfad (PF; PFl) unter einen vorgebbaren Minimalwert absinkt.3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the current in a monitoring path (PF; PFl) via the detection circuit (HD) controls a current switch (VT1) which is set up to switch off the current through the network (NEW) , if the current in the monitoring path (PF; PFl) drops below a predeterminable minimum value.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromschalter ein Längstransistor (VT1) in der Stromversorgung des Netzwerkes (NEW) ist.4. Circuit according to claim 3, characterized in that the current switch is a series transistor (VT1) in the power supply of the network (NEW).
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsschaltung aus einem Optokoppler (HD) besteht, dessen Sendediode in einem Überwachungspfad(PF, PFl) liegt, und dessen Empfangselement ein Fototransistor ist.5. A circuit according to claim 4, characterized in that the detection circuit consists of an optocoupler (HD), the transmission diode of which lies in a monitoring path (PF, PFl), and the receiving element of which is a phototransistor.
6. Schaltung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fototransistor des Optokopplers (HD) den Längstransistor (VT1) über einen Widerstand (Rl) ansteuert. 6. Circuit according to claim 3 and 5, characterized in that the phototransistor of the optocoupler (HD) controls the series transistor (VT1) via a resistor (R1).
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fototransistor des Optokopplers (HD) ein Kondensator (Cl) parallelgeschaltet ist, welcher bei gesperrtem Fototransistor über den Widerstand (Rl) und eine Strecke des Längstransistors (VT1) aufladbar ist.7. A circuit according to claim 6, characterized in that the phototransistor of the optocoupler (HD) is connected in parallel with a capacitor (Cl) which can be charged via the resistor (R1) and a section of the series transistor (VT1) when the phototransistor is blocked.
8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsschaltung (HS) zur Abgabe einer Störungssignals(St) bei Absinken des Stroms in den Überwachungspfad (PF2) unter einen vorgebbaren Minimalwert eingerichtet ist.8. Circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the detection circuit (HS) is set up to emit a fault signal (St) when the current in the monitoring path (PF2) drops below a predeterminable minimum value.
9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Sendedioden der zu dem Überwachungspfad (PF2) gehörigen Optokoppler (Kll ... K61 in Serie geschaltet sind.9. A circuit according to claim 8, characterized in that all the transmission diodes of the optocouplers (Kll ... K61 belonging to the monitoring path (PF2)) are connected in series.
10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzweige des Netzwerks (NEW) in Paaren(Zll-Z12 ... Z31-Z32) vorliegen, wobei die Sendedioden der Optokoppler (H11-H21 ... H51-H61) jedes Paares parallel geschaltet sind und diese Parallelschaltungen in einem Überwachungspfad (PFl) in Serie geschaltet sind.10. Circuit according to one of claims 1 to 9, characterized in that the current branches of the network (NEW) are in pairs (Zll-Z12 ... Z31-Z32), the transmission diodes of the optocouplers (H11-H21 ... H51 -H61) of each pair are connected in parallel and these parallel connections are connected in series in a monitoring path (PFl).
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendedioden der in einem Überwachungspfad (PF; PFl, PF2) liegenden Optokoppler (Hl, Hll ... H4, H61) bei einem vorgegebenen Maximalstrom sicherungsartig zerstörbar sind.11. Circuit according to one of claims 1 to 10, characterized in that the transmission diodes of the optocouplers (Hl, Hll ... H4, H61) located in a monitoring path (PF; PFl, PF2) can be destroyed in a fuse-like manner at a predetermined maximum current.
12. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzweige (ZU ... Z32) des Netzwerks (NEW) lichtemittierende Halbleiterelemente (Hll ... H61) einer Anzeige beinhalten.12. Circuit according to one of claims 1 to 11, characterized in that the current branches (ZU ... Z32) of the network (NEW) contain light-emitting semiconductor elements (Hll ... H61) of a display.
13. Schaltung nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar von Stromzweigen einem redundanten Lichtzug einer Anzeige zugeordnet ist. 13. Circuit according to claim 10 and 12, characterized in that each pair of current branches is assigned to a redundant light train of a display.
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